В обох випадках основним розрахунковим рівнянням є рівняння теплопередачі і теплового балансу
Основні положення складання та розрахунку теплового балансу для всіх теплообмінних апаратів однакові. Розрахунки поділяються на конструктивні і перевірні.
Рівняння
Символи і пояснення
Теплопередачі
Q - кількість теплоти, переданої поверхнею нагріву, Дж;
k - коефіцієнт теплопередачі,Вт/м2×с;
F - площа нагрівання, м2;
∆t - температурний напір, 0С
τ - час, за який відбувається процес, с
Теплового балансу
Qзаг. - загальна кількість витраченого тепла, Дж;
Qкор - корисно витрачене тепло, Дж;
Qвит. - сума витрат тепла, Дж
Ø Складові теплового балансу, залежно від енергоносія
Вид енергоносія в тепловому апараті
Корисно викорис-тане тепло
Витрати тепла
з продук-тами згорання
від хімічної неповноти згорання
від меха-нічної неповноти згорання
від зов-нішньої огорожі апарата
на розігрів конструкції
Тверде паливо
Газ
Пара
Електрична енергія
Q1
Q1
Q1
Q1
Q2
Q2
-
-
Q3
-
-
-
Q4
-
-
-
Q5
Q5
Q5
Q5
Q6
Q6
Q6
Q6
Ø Визначення кількості теплоти, яка вноситься в апарат залежно від енергоносія
Вид енергоносія
Розрахункове
рівняння
Символи і пояснення
Газове паливо
Пара
Електрична енергія
B – витрати палива, кг/с, м3/с;
– низька теплота згорання, Дж/кг, Дж/м3;
D – витрати пари, кг/с;
– тепло, яке має пара та конденсат, відповідно;
A – витрати електроенергії, Вт×с;
t – тривалість процесу, с
Ø Тепловий баланс для нестаціонарного режиму, залежно від енергоносія
Іу - ентальпія продукту згорання, що потрапляє до навколишнього середовища Дж/кг, Дж/м3;
Іп - ентальпія повітря, яке надходить у камеру згоряння, Дж/кг, Дж/м3;
В - маса або об’єм палива, яке використовують, кг/с, м3/с;
Go- маса суміші, кг;
gn- маса окремих продуктів, кг;
cсум.- теплоємність суміші, кДж/кг×с;
cn- теплоємність окремого продукту, кДж/кг×с;
tк - кінцева температура продуктів, 0С;
tп.сум.- початкова температура суміші, 0С;
W - кількість рідини, кг;
c - теплоємність рідини, кДж/кг×с;
tк, tn- кінцева і початкова температури рідини, 0С;
ai - коефіцієнт тепловіддачі в навколишнє середовище, Вт/м2×с;
Fi - площа і-го елемента, м2;
- кінцева температура і-го елемента, 0С;
to- температура навко-лишнього середовища, 0С;
t - час нестаціонарного режиму, с;
ci- теплоємність і-го еле-мента конструкції, кДж/кг×с;
Mi - маса і-го елемента конструкції, кг;
Dti - різниця температур окре-мих конструкцій, 0С